具有高耐氯性和高滲透性的水處理膜及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種制備具有高耐氯性和高滲透性的水處理膜的方法以及使用該方法制備的水處理膜，所述方法包括：使用包含具有環(huán)氧基端基的氟化合物和胺化合物的胺水溶液，在多孔支撐體上形成胺水溶液層；和通過使包含酰鹵的有機溶液與所述胺水溶液層接觸形成包含氟化合物的聚酰胺層。
【專利說明】具有高耐氯性和高滲透性的水處理膜及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及一種具有高耐氯性和高滲透性的水處理膜及其制備方法，更具體地說，涉及通過在聚酰胺層中包含氟化合物而具有優(yōu)異耐氯性和滲透性的水處理膜及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]滲透現(xiàn)象是指溶劑通過隔離兩種溶液的半滲透分離膜由低溶質(zhì)濃度溶液向高溶質(zhì)濃度的另一種溶液移動的現(xiàn)象。在這種情況下，通過溶劑的移動作用于高溶質(zhì)濃度溶液上的壓力稱作滲透壓。然而，當(dāng)施加比滲透壓水平更高的外部壓力時，溶劑會向低溶質(zhì)濃度溶液移動，這種現(xiàn)象稱為反滲透。根據(jù)反滲透原理，可以使用壓力梯度作為驅(qū)動力通過半滲透膜分離各種鹽或有機物質(zhì)。使用反滲透現(xiàn)象的水處理膜已經(jīng)用于分離分子水平的物質(zhì)，從鹽水或海水中除去鹽，并為家庭、商業(yè)和工業(yè)用途供水。
[0003]舉例來說，典型的水處理膜可以是聚酰胺類水處理膜。聚酰胺類水處理膜通過在多微孔層支撐體上形成聚酰胺活性層的方法制備。更具體地說，聚酰胺類水處理膜的制備過程如下:通過在無紡布上形成聚砜層來形成多微孔支撐體，在間苯二胺(mPD)水溶液中浸潰該多微孔支撐體以形成mro層，以及在均苯三甲酰氯(TMC)有機溶劑中浸潰該mro層以使mPD層與TMC接觸以發(fā)生界面聚合從而形成聚酰胺層。
[0004]同時，此類水處理膜需要滿足一些條件以便用于商業(yè)用途，而其中的一個條件是高脫鹽率。商業(yè)上要求水處理膜在微咸水中的脫鹽率可以是至少97%以上。水處理膜的另一個重要性能是在相對較低壓力下允許相對較大量的水滲透穿過薄膜的能力，即高滲透通量。通常，在海水中，在800psi的壓力下，膜的滲透通量可以為10加侖/ft2-天(gfd);而在鹽水中，在220psi壓力下，膜的滲透通量可以為15gfd以上。然而，由于脫鹽率和滲透通量性能之間存在對立關(guān)系，因此在實踐中，制備同時具備優(yōu)異脫鹽率和高滲透通量的水處理膜是不可行的。
[0005]此外，在聚酰胺類水處理膜的情況下，當(dāng)將該膜暴露于氯基時，脫鹽率會隨聚酰胺結(jié)合體的溶解而急劇劣化。由此，需要一種聚酰胺類水處理膜，以防止產(chǎn)品的性能退化并具有能改進其壽命周期的高耐氯性。為此，已經(jīng)提出了在聚酰胺層上形成包含具有優(yōu)異耐氯性的氟化合物的涂層的方法。然而，在此類方法中，由于需要進行單獨的用于形成涂層的工序，因此會增加工序數(shù)，同時，由于涂層的形成，可能會降低聚酰胺層的滲透通量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]技術(shù)問題
[0007]本公開的一個方面提供一種聚酰胺類水處理膜及其制備方法，該膜具有優(yōu)異的脫鹽率和滲透通量性能以及具有優(yōu)異的耐氯性。
[0008]技術(shù)方案
[0009]根據(jù)本公開的一個方面，提供一種具有高耐氯性和高滲透性的水處理膜的制備方法，所述方法包括:使用包含具有環(huán)氧基端基的氟化合物和胺化合物的胺水溶液，在多孔支撐體上形成胺水溶液層；和通過使包含酰齒的有機溶液與所述胺水溶液層接觸形成包含氟化合物的聚酰胺層。
[0010]根據(jù)本公開的另一個方面，提供一種具有高耐氯性和高滲透性的水處理膜，所述水處理膜包括多孔支撐體和在該多孔支撐體上形成的聚酰胺層，其中所述聚酰胺層包含含氟的胺化合物和酰鹵化合物的界面聚合物，所述含氟的胺化合物由具有環(huán)氧基端基的氟化合物和胺化合物之間的反應(yīng)產(chǎn)生。
[0011]在這種情況下，所述具有環(huán)氧基端基的氟化合物是由下列化學(xué)式I表示的化合物:
[0012][化學(xué)式I]
[0013]
【權(quán)利要求】
1.一種水處理膜的制備方法,包括: 使用包含具有環(huán)氧基端基的氟化合物和胺化合物的胺水溶液，在多孔支撐體上形成胺水溶液層；和 通過使包含酰齒的有機溶液與所述胺水溶液層接觸，形成包含氟化合物的聚酰胺層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述具有環(huán)氧基端基的氟化合物是由下列化學(xué)式I表示的化合物: [化學(xué)式I]
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述R是包含I至27個氟原子的CV2tl烷基。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，η是O至5的整數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，由化學(xué)式I表示的化合物中總共具有4至20個碳原子。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述具有環(huán)氧基端基的氟化合物是選自以下中的至少一種:2_[ (2, 2, 3, 3-四氟丙氧基)甲基]環(huán)氧乙燒、2- {[ (2, 2, 3, 3, 4, 4, 5, 5-八氟戍基)氧基]甲基}環(huán)氧乙烷、2-[(1，1，2，2_四氟乙氧基)甲基]環(huán)氧乙烷和氟化單縮水甘油醚。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述胺水溶液包含摩爾比為1:1000至1:10的具有環(huán)氧基端基的氟化合物和胺化合物。
8.—種水處理膜，包括多孔支撐體和在該多孔支撐體上形成的聚酰胺層， 其中，所述聚酰胺層包含含氟的胺化合物與酰鹵化合物的界面聚合物，所述含氟的胺化合物通過具有環(huán)氧基端基的氟化合物與胺化合物之間的反應(yīng)產(chǎn)生。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的水處理膜，其中，所述具有環(huán)氧基端基的氟化合物是由下面化學(xué)式I表示的化合物: [化學(xué)式I]

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的水處理膜，其中，R是含有I至27個氟原子的C1J烷基。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的水處理膜，其中，η是O至5的整數(shù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的水處理膜，其中，由化學(xué)式I表示的化合物中總共具有4至20個碳原子。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的水處理膜，其中，所述具有環(huán)氧基端基的氟化合物是選自以下中的至少一種:2_[ (2, 2, 3, 3-四氟丙氧基)甲基]環(huán)氧乙燒、2- {[ (2, 2, 3, 3, 4, 4, 5, 5-八氟戊基)氧基]甲基}環(huán)氧乙烷、2-[(1，1，2，2_四氟乙氧基)甲基]環(huán)氧乙烷和氟化單縮水甘油醚。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的水處理膜，其中，所述含氟的胺化合物是由下列化學(xué)式2表示的化合物: [化學(xué)式2]

15.一種水處理模塊，包括至少一種如權(quán)利要求8至14中任一項所述的水處理膜。
16.一種水處理裝置，包括至少一種如權(quán)利要求15所述的水處理模塊。
【文檔編號】B01D71/56GK104023830SQ201380003559
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2013年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月30日
【發(fā)明者】金宰弘, 高永勳, 申程圭 申請人:Lg化學(xué)株式會社